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超重型数控龙门移动镗铣床横梁的有限元分析与结构优化

文献［5］考虑了大型龙门机床横梁部件中各零件间结合面，对其静刚度进行了有限元分析，理论分析结果有较好的实用价值。

文献［6］针对数控重型龙门铣床超跨距横梁由于跨度大质量大，安装完毕后由于重力和溜板、滑枕作用力会向下弯曲，其中 Z 向导轨面的大挠度可达到1 mm，严重影响加工精度的问题，采用对导轨面预起拱的方法来补偿横梁变形对加工精度的影响。对超跨距横梁 Z 向导轨面起拱曲线进行了设计，并用优化算法对其进行了优化。首先用有限元方法仿d真计算了超跨距横梁实际工作时的变形，并拟合了横梁 Z 向导轨变形的变形曲线． 考虑了溜板左右 2 个接触面对变形曲线的影响，采用优化算法分多种情况设计和优化了起拱曲线。经分析，采用优化算法得到起拱曲线远优于以往起拱曲线设计方法的效果。通过优化设计，机床铣刀头水平移动直线度误差和角度偏差已经远低于规定的值。

超重型数控龙门移动镗铣床横梁的有限元分析与结构优化

2. 5 结果分析

通过超重型数控龙门移动镗铣床横梁有限元优化分析结果表 2，观察其位移和应力结果是比较好的。其次在溜板与横梁的接触面、丝杠螺母安装处和立柱与横梁接触的内侧下方处有一定的应力集中，但是都比较小，可以考虑加强横梁上端辅助导轨的强度来降低其大应力。

横梁大位移发生在横梁主导轨面外边缘上与溜板等接触的位置，优化后大位移值为 0． 192 mm。设计开发卸荷梁与卸荷轮装置来d解决该机床超长横梁受力后位移问题，卸荷梁与卸荷轮装置用于消除溜板和滑枕式镗铣头重力对横梁体位移的影响。主导轨面横梁向前倾覆比较小，侧铣头价格，但由于横梁上面辅助导轨向前的弯曲会造成溜板等向前倾覆位移增加，所以在横梁上增加了一条防倾镶钢导轨，角度铣头价格，同时加强横梁上面辅助导轨的刚度，减少了滑枕式镗铣头的前倾位移。

超重型数控龙门移动镗铣床横梁的有限元分析与结构优化

在有限元仿d真过程中，铣头价格，考虑横梁、溜板、滑枕式镗铣头等的重力对横梁体的影响。在横梁中部施加垂直方向的载荷，模拟滑枕式镗铣头等移到横梁中部时的受力情况。例如根据横梁、溜板、滑枕式镗铣头等横梁部件三维模型的装配位置，在质心上的 0D 集中质量单元上添加横梁、溜板、滑枕式镗铣头等横梁部件的集中质量30 t 的重量，并对横梁体模型空间施加重力加速度:9． 81 m / s2。横梁体有限元分析中约束结果如图7 所示。